车载抛物面天线折叠机构虚拟样机有限元优化分析

论文摘要

抛物面天线作为辐射和接收电磁波的主体,是电子对抗装备系统的重要组成部分。它要求有较高的阵面精度、刚度和强度,但有限空间和重量指标使体积与刚度,刚度与重量这些固有矛盾尖锐化。就高机动电子对抗装备而言,对结构优化设计提出了更高的要求。传统的机械设计方法通常采用以无限寿命为基础的静强度设计。由于设计师都是凭经验进行设计,产品常常显得笨重。随着技术进步和经济发展,要求产品可靠性高,设计制造周期短,并在此基础上最大限度地降低成本。将三维建模和虚拟装配应用于抛物面天线设计,不仅能缩短其研发周期,而且能减少设计差错,提高设计成功率。通过三维运动仿真,能演示出天线的工作方式,为制定运动控制策略提供直观上的一些帮助。随着有限元理论的发展和计算机技术的巨大进步,有限元方法成为工程数值分析的有力工具,并在实际工程中得到了越来越多的应用。对于形状复杂的天线,难以进行较准确的应力和变形分析。借助有限元分析,可以对恶劣工况下天线的重要结构件进行较为精确的应力和变形分析。以往只有通过生产出样机后才能发现的很多问题,在有限元力学分析和三维设计中就可以发现并加以解决,从而大大提高了设计准确性和效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 国内外的相关研究现状
• 1.2.1 虚拟样机技术
• 1.2.2 运动学分析
• 1.2.3 有限元分析技术
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 抛物面天线的结构设计
• 2.1 天线结构设计要求
• 2.1.1 天线电性能要求
• 2.1.2 天线结构机械性能要求
• 2.1.3 天线结构设计指标要求
• 2.2 天线折叠方案设计
• 2.2.1 天线反射面的指标要求
• 2.2.2 天线结构折叠型式
• 2.2.3 天线折叠方法
• 2.2.4 天线折叠机构
• 2.3 天线结构设计要素
• 2.3.1 天线的载荷
• 2.3.2 天线结构使用的材料
• 2.3.3 天线结构的防腐设计
• 2.4 小结
• 第三章 抛物面天线的虚拟建模与虚拟装配
• 3.1 虚拟产品建模
• 3.1.1 产品建模的主要思想方法
• 3.1.2 利用特征造型技术建立虚拟产品模型
• 3.1.3 典型零件的虚拟建模
• 3.2 虚拟产品装配
• 3.2.1 虚拟装配的基本概念和意义
• 3.2.2 装配模型
• 3.2.3 虚拟装配模型的建立过程
• 3.2.4 抛物面天线的虚拟装配
• 3.3 干涉分析
• 3.3.1 干涉检验技术
• 3.3.2 抛物面天线的干涉分析
• 3.4 小结
• 第四章 天线俯仰机构的运动学分析
• 4.1 基于 Solidworks 运动学仿真分析
• 4.1.1 COSMOSMotion 的功能与特点
• 4.1.2 COSMOSMotion 分析的步骤
• 4.2 ADAMS 解算器运动学求解原理
• 4.2.1 广义坐标选择
• 4.2.2 动力学方程的建立
• 4.2.3 运动学分析
• 4.3 天线俯仰机构仿真分析实例
• 4.3.1 定义运动关系副
• 4.3.2 定义原动件函数
• 4.3.3 机构求解与仿真结果分析
• 4.4 小结
• 第五章 抛物面天线的有限元分析及优化
• 5.1 有限元法基本构成和结构分析理论
• 5.1.1 有限元法的常用术语
• 5.1.2 结构分析理论
• 5.1.3 弹性力学的基本方程
• 5.1.4 有限元分析基本步骤
• 5.2 抛物面天线的有限元分析
• 5.2.1 建立模型
• 5.2.2 设置边界条件
• 5.2.3 求解及后处理
• 5.2.4 天线重量估算
• 5.3 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文